CN2799637Y - 一种羊毛纤维的低温等离子体处理电源 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种羊毛纤维的低温等离子体处理电源，它包括整流电路、全桥逆变电路、电感、升压变压器和两个平行相隔的放电电极，整流电路的输出端与全桥逆变电路的输入端相连，电感与变压器的低压边串联连接，该串联电路接于全桥逆变电路的输出端，变压器高压边的两端分别与两个放电电极相连。本实用新型由于在变压器的高压输出侧得到的是交流高压方波而不是正弦波，因此可使两个放电电极间不是随机的细丝通道的击穿，而是整个气隙容积同时被击穿，从而产生均匀、柔和的类似大气压下的辉光放电，对羊毛表面进行放电处理，不会产生某几个点的瞬间高能量密度使羊毛发生穿孔和燃烧。
Description
技术领域
本实用新型涉及等离子体处理电源，尤其是羊毛纤维的低温等离子体处理电源。
技术背景
过去，工业中多采用化学试剂来对羊毛纤维进行表面处理，这会对环境造成一定程度的污染。近年来采用低温等离子体技术对羊毛纤维进行表面处理的干式处理方法越来越受到人们的青睐，它主要的优点是处理方法简便，可与流水线同步运行，而且不对环境产生污染。最常用的羊毛表面低温等离子体处理方法包括：低压辉光放电的方法和常压下的介质阻挡放电的方法。低压辉光放电的方法虽然放电均匀，处理效果好，但它需要抽真空设备，系统较昂贵，且不适于流水线的同步运行。介质阻挡放电可以在常压下得到大面积的低温等离子体，而得到了广泛的应用。但工业应用中的介质阻挡放电多为细丝放电的形式，在两电极间充满了在时间上和空间上都是随机分布的放电细丝，这种放电形式是不均匀的，并且放电细丝直径虽小但电流密度却很大，因此会导致羊毛的穿孔和燃烧。近年来，各国学者一直在研究利用介质阻挡放电的形式得到大气压下的辉光放电，但它们几乎都需要填充一定的稀有气体或混合气体，或者需要特殊的电极结构，这些都不利于对羊毛纤维表面实现工业化处理。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种羊毛纤维的低温等离子体处理电源，以实现在大气压下的空气中，采用普通的介质阻挡放电的电极，获得大气压下的类似辉光放电的均匀放电，对羊毛表面进行均匀、柔和的放电处理。
本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是：羊毛纤维的低温等离子体处理电源包括整流电路、全桥逆变电路、电感、升压变压器和两个平行相隔的放电电极，整流电路的输出端与全桥逆变电路的输入端相连，电感与变压器的低压边串联连接，该串联电路接于全桥逆变电路的输出端，变压器高压边的两端分别与两个放电电极相连。
本实用新型中的整流电路可以采用不控整流或可控整流两种方式。
本实用新型电源的控制可采用现有技术已成熟的脉冲电压调节(PAM)和脉冲频率调节(PFM)相结合的方式或者脉冲宽度调节(PWM)和脉冲频率调节相结合的方式。PAM方式是通过调节整流器件晶闸管的触发角从而控制整流输出的直流母线电压，逆变电路输出电压幅值的调节范围为0～500V。PWM方式采用移相控制，通过调节移相角来调节输出电压的脉冲宽度，移相角的调节范围为0～180°。PFM方式可以调节输出电压的频率，输出电压的频率调节范围为50～50KHz。
工作时，电网输入的380V交流电经整流滤波成直流电，该直流电通过全桥逆变电路逆变成交流方波。逆变电路的输出电压经过电感和升压变压器产生高压交流方波直接加在负载的两端，即两个平行相隔的放电电极。将待处理的羊毛纤维置于两个电极之间，由于方波电压上升沿的冲击，可使两电极间的整个气隙容积同时被击穿，而不是随机的细丝通道的击穿，产生大量小的雪崩而不是单一的大雪崩。冲击过后负载上的电压重新降低，气隙上的电场不会因空间电荷的积累而增大，因此众多小的雪崩不会汇集成一个大的雪崩，放电产生的正离子可以在大雪崩形成前到达负电极，引发二次离子的激发，从而产生可自持的放电。放电均匀而柔和，类似大气压下的辉光放电，不会产生某几个点的瞬间高能量密度。
在击穿瞬间变压器原边瞬时电流很大，由于电感电流不能突变，故电感可以对开关管的电流尖峰进行缓冲，防止电流尖峰击穿开关管。
本实用新型的有益效果是：由于逆变电路输出电压的幅值，宽度和频率在一定的范围内充分可调，因此可使逆变电路的工作频率远离变压器漏感和容性负载的谐振频率，这样可以在变压器的高压输出侧得到交流的高压方波而不是正弦波。由于方波电压上升沿的冲击，可使整个的气隙容积同时被击穿，而不是随机的细丝通道的击穿，产生大量小的雪崩而不是单一的大雪崩。从而产生的放电均匀而柔和，类似大气压下的辉光放电，不会产生某几个点的瞬间高能量密度使羊毛发生穿孔和燃烧。
附图说明
图1是羊毛纤维的低温等离子体处理电源具体电路图。
具体实施方式
参见图1，羊毛纤维的低温等离子体处理电源包括：整流电路1、全桥逆变电路2、电感L、升压变压器T和两个平行相隔的放电电极3、4。在图示具体电路中，整流电路1是由6个晶闸管T1～T6组成的全桥整流电路，全桥逆变电路2是由4个绝缘栅晶体管Q1～Q4和与各绝缘栅晶体管并联的电容Cs组成，其中电容Cs用来实现对开关管的软化。整流电路1的输出通过滤波电容C与全桥逆变电路2的输入端相连，电感L与变压器T的低压边串联连接，该串联电路接于全桥逆变电路2的输出端，这里，电感L的存在可以限制高压交流方波产生的冲击电流对开关管的冲击，提高系统的功率因数。
变压器T高压边的两端分别与两个平行的放电电极3、4相连。其中一个为高压电极3，另一个为接地电极4，两个电极中至少要有一个电极的表面覆盖有绝缘介质5，图例，两个电极的表面均覆盖有绝缘介质5，绝缘介质的材料可以是陶瓷、胶皮、玻璃等。两绝缘介质间为放电气隙。
整流电路采用移相控制调节输出电压的幅值，逆变器采用可变频的移相PWM控制来调节输出电压的宽度和频率，逆变器输出侧的串联电感用来确定输出电压的上升沿和下降沿的斜率。本例中的逆变器工作频率为50Hz，升压变压器和负载的谐振频率为20kHz，逆变器的工作频率远离变压器漏感和容性负载的谐振频率，这样可以在变压器的高压输出侧得到交流的高压交流方波而不是正弦波。
Claims (3)
1.一种羊毛纤维的低温等离子体处理电源，其特征是包括整流电路(1)、全桥逆变电路(2)、电感(L)、升压变压器(T)和两个平行相隔的放电电极(3、4)，整流电路(1)的输出端与全桥逆变电路(2)的输入端相连，电感(L)与变压器(T)的低压边串联连接，该串联电路接于全桥逆变电路(2)的输出端，变压器(T)高压边的两端分别与两个放电电极(3、4)相连。
2.根据权利要求1所述的羊毛纤维的低温等离子体处理电源，其特征是两个放电电极(3、4)中至少有一个电极的表面覆盖有绝缘介质(5)。
3.根据权利要求1所述的羊毛纤维的低温等离子体处理电源，其特征是全桥逆变电路(2)由4个绝缘栅晶体管(Q1～Q4)和与各绝缘栅晶体管并联的电容(Cs)组成。
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